[發明專利]一種鰭式場效應管及其基體

在審

• 申請號: 201110363775.1
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN103117305A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 趙猛
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/10
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術領域

本發明涉及半導體器件的制作技術，特別涉及一種鰭式場效應管(FinFET)及其基體。

背景技術

隨著半導體技術的發展，半導體器件的性能穩步提高。半導體器件的性能提高主要通過不斷縮小半導體器件的特征尺寸來實現，半導體器件的特征尺寸已經縮小到納米級別。半導體器件在這種特征尺寸下，傳統平面制作半導體器件的方法，也就是單柵半導體器件的制作方法已經無法適用了，所以出現了多柵半導體器件的制作方法。與單柵半導體器件的制作方法相比較，多柵半導體器件具有更強的短溝道抑制能力、更好的亞閾特性，更高的驅動能力以及能帶來更高的電路密度。

目前，鰭式場效應管(FinFET)作為多柵半導體器件的代表被廣泛使用，FinFET分為雙柵FinFET和三柵FinFET，其中的雙柵FinFET被廣泛使用。

圖1為現有技術雙柵FinFET的立體結構示意圖。

如圖1所示，FinFET位于襯底100上，包含具有翅片結構的基體101和柵極結構102，其中每個翅片為長方體狀，分別為源極區域103和漏極區域104，翅片結構的中間延伸有溝道區域105。現有技術中基體101由單晶硅層形成，襯底100也由單晶硅層形成。柵極結構102包括柵氧化層(圖中未示)和導電柵極。

其中，基體101的翅片結構經過圖案化形成，其形成過程為：

首先，在單晶硅層上沉積掩膜層，在掩膜層上涂覆光阻膠層后，采用具有翅片結構的光罩曝光涂覆光阻膠層后顯影，在光阻膠層上形成翅片結構圖案的光阻膠層，然后以具有翅片結構圖案的光阻膠層為掩膜，刻蝕掩膜層，得到具有翅片結構圖案的掩膜層；

然后，以具有翅片結構圖案的掩膜層為遮擋，刻蝕單晶硅層，得到具有翅片結構的基體，去除剩余的掩膜層。

其中，具有翅片結構圖案的掩膜層優選為硬質掩膜，可以為氮化硅層，也可以采用納米壓印方式形成。

柵極結構102形成過程：

在溝道區域105表面形成柵氧化層，柵氧化層覆蓋溝道區域的側壁和頂部；

在包括基體101的襯底100上沉積多晶硅層，并進行平坦化，然后圖案化多晶硅層，形成圍繞柵氧化層表面的導電柵極。

雖然圖1中具有立體結構的FinFET相比于平面制作的單柵半導體器件具有較高的驅動電流，但是優化FinFET的工作性能，進一步提高其驅動電流，成為業內尤其關注的一個問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種FinFET及其基體，具有該基體的FinFET能夠實現更高的驅動電流。

本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明提供了一種鰭式場效應管FinFET基體，該基體為翅片結構，包括其中間延伸有溝道區域的源極區域和漏極區域，該基體為多層應力硅層。

所述多層應力硅層至下而上包括單晶硅層、硅鍺層和/或硅碳層。

所述多層應力硅層至下而上包括單晶硅層、硅碳層和硅鍺層。

所述硅碳層和硅鍺層為外延層或者離子注入層。

所述硅鍺層的鍺含量為5％～35％；所述硅碳層的碳含量為3％～15％。

所述多層應力硅層的頂層進一步包括頂層單晶硅層。

所述頂層單晶硅層的厚度為5nm～50nm。

其中每個翅片為漏斗狀，每個漏斗包括頭部和尾部，其尾部延伸連接構成溝道區域。

本發明還提供了一種鰭式場效應管FinFET，包括位于襯底上的如上所述的FinFET基體和柵極結構；其中，所述柵極結構圍繞翅片結構中間的溝道區域表面，該表面包括溝道區域的側壁和頂部。

所述FinFET為多個，其中，每個FinFET的翅片結構平行排列，每個柵極結構相互連接成一條直線。

從上述方案可以看出，本發明提供的FinFET基體為多層應力硅層，每層的材料不同，應力分布也不相同，多層結合的應力硅層，具有比傳統的硅基體更高的壓應力，進而電子或者空穴在基體上的溝道區域移動時，具有比傳統的硅溝道更高的載流子遷移率，因此本發明利用應力硅溝道層在FinFET中實現較高的驅動電流。

附圖說明

圖1為現有技術雙柵FinFET的立體結構示意圖。

圖2為本發明實施例FinFET的立體結構示意圖。

圖3為本發明實施例多個FinFET由一條直線構成的柵極結構控制的立體結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明作進一步詳細說明。